[发明专利]直驱动态挤出机螺杆转动与轴向振动协同驱动方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料塑化挤出设备，具体是指一种塑化输运螺杆转动与轴向振动协同作用的电机直接驱动动态挤出方法及实现该方法的设备。

技术背景

挤出成型是高分子材料成型加工最重要的方法之一，最常用的加工设备是螺杆挤出机。常用的螺杆挤出机其传动部分主要由电机、联轴器、减速箱等组成，存在低转速下转矩波动、运行不稳定，运行效率低下，传动链长，能量损耗高等问题。另外螺杆挤出机其塑化输运机理是建立在剪切流变的基础之上的，其塑化输运能力强烈依赖于物料与金属料筒表面之间的摩擦力以及物料之间的内摩擦力。采取对料筒的固体输送段开槽以增加与物料的摩擦力、增大螺杆长径比、优化螺杆结构等措施可以在一定程度上减缓上述问题，但同时又造成物料塑化输运所经历的热机械历程加长、能耗增加、设备结构体积大等缺陷。

电磁动态挤出成型技术通过将挤出机的挤压部分置入电机转子的内腔中，通过适当的绕组布置和适当的转子材料及结构参数设计引起转矩的脉动和处于悬浮状态转子的轴向振动，实现了电机直接驱动的动态挤出过程，在一定程度上缩短了成型加工过程中物料所经历的热机械历程，降低了成型加工过程中物料的流动阻力，从而使得塑化输运能耗降低、塑化能力提高。但振动振幅小，同时螺杆的轴向旋转运动与轴向振动的协同效果差，因此其降低塑化输运能耗与提高塑化输运能力的空间也很有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑化输运螺杆转动与轴向振动协同作用的电机直接驱动塑化挤出方法，以克服现有技术中挤出机体积和占地面积大、运行稳定性差、能量利用率低等缺点。

本发明还提供一种由电机直接驱动的塑化输运螺杆转动与轴向振动协同作用的动态挤方法。

驱动电机带动电机空心轴旋转运动，通过螺杆组合驱动器使得塑化输运螺杆旋转运动的同时轴向周期性振动。物料从料斗通过送料螺套进入到塑化输运螺杆的螺槽中，在由送料螺套内腔以及塑化输运螺杆组成的挤压系统作用下实现直驱动态塑化挤出。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种直驱动态挤出机塑化输运螺杆转动与轴向振动协同驱动方法，由同一台电机驱动塑化输运螺杆旋转运动的同时轴向振动，实现螺杆周相转动与轴向振动协同作用的直驱动态塑化挤出方法。

该方法中，物料由料斗进入送料螺套的外圆与电机空心轴内孔形成的空隙中；在由送料螺套与电机空心轴组成的螺旋输运系统推动物料由料斗向摇摆驱动套方向运动；从送料螺套与摇摆驱动套的轴向缝隙进入到由送料螺套的内孔及塑化输运螺杆组成的空隙中往模头方向运动；驱动电机转动时通过摇摆驱动套带动塑化输运螺杆旋转运动，并与固定的送料螺套的内孔产生相对运动，形成塑化挤压系统实现对物料的塑化输运；同时驱动电机转动时摇摆驱动套带动塑化输运螺杆旋转运动时塑化输运螺杆轴向振动，实现电机直接驱动的塑化输运螺杆转动与轴向振动协同作用的动态塑化挤出过程。

实现上述方法的设备：摇摆驱动套通过直线滚动轴承与电机空心轴连接；摇摆驱动套还通过对称布置于摇动环两侧的调心推力滚子轴承与摇动环连接，摇动环与摇摆驱动套的外圆柱面同心安装；摇摆驱动套与塑化输运螺杆固定连接，摇摆驱动套内孔中心线与电机空心轴的中心线重合；同时摇动环与关节轴承连接，摇动环受关节轴承的约束并可绕关节轴承为支点摆动；摇摆驱动套为圆柱体结构，圆柱体中部设有圆柱形通孔，摇摆驱动套的外圆柱面的中心线与内孔圆柱面的中心线交叉成角度α。

进一步地，摇摆驱动套内孔中心线与关节轴承的中心之间的距离为H，摇摆驱动套1的轴向振幅A=Hsinα；所述摇摆驱动套的轴向振动频率与驱动电机角频率一致。

所述角度α的大小可为0.1-8°，优选为0.1°至2°。

所述摇摆驱动套与塑化输运螺杆优选通过螺钉或销钉等固定连接。

所述电机空心轴固定在驱动电机的转子上，送料螺套为中空的螺杆，送料螺套固定于驱动电机的端盖上并安装在电机空心轴内，塑化输运螺杆安装在送料螺套的内孔中。